JP2014009981A - 流体計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、計測流路それぞれにおいて個々に計測した個別流量の結果のみから誤った計測結果の個別流量を判定することができる流体計測装置を提供する。
【解決手段】
本発明のガス計測装置は、流体が流れ込む流入口と流体が流出する流出口とを備え、流入口から流出口を流通する流体の流量を求める。流入口と流出口との間において並列して設けられた複数の計測流路と、複数の計測流路に設けられ、この計測流路を流通する流体の流量を求める流量測定部６１ａ〜６１ｅと、流量測定部６１ａ〜６１ｅそれぞれによって求められた流量の平均値を求める平均流量演算部９２と、平均流量演算部９２によって求められた平均値と、流量測定部６１ａ〜６１ｅによって求められた流量それぞれとの関係を表す指標値を取得し、この指標値が所定値以上となるか否か判定する流量比較部９３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流路中を流れる流体の流速を測定し、該流速から流体の体積流量を計算して流体の使用量を計測する流体計測装置に関するものである。

現在、一般のガス需要家宅には、計量室を通過する回数でガスの流量を計測する膜式ガスメータが取り付けられている。膜式ガスメータは、計測原理上、比較的大容量の計量室を設けるためのスペースが必要なため、さらなる小型化が困難であった。

そこで、ガスメータの小型化を実現するものとして、近年では超音波式ガスメータが開発されている。超音波式ガスメータでは、ガスが流れる流路の上流と下流とに超音波センサ（送受波器）を設け、流路に流れるガスの流速を超音波の到達時間で計測し、ガスの流速からガスの体積流量を計算してガスの使用量を計量している。このように、超音波式ガスメータは、流量を計測するための流路さえ設ければガスの使用量を計量できる仕組みであるため、小型化が容易である。

また、一般のガス需要家用ではなく、工場など多量のガスを消費する施設において、ガスの使用量を計測できるガスメータの開発も求められている。このような多量のガス使用量を計測できるガスメータとして、例えば、互いに並列に接続される複数の計測流路を設け、計測流路毎に一対の超音波センサを配設し、個々の計測流路における流量を測定してそれらの総和を全体の流量とする流体計測装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、このように複数の計測流路ごとに一対の超音波センサを配設し、個々の計測流路における流量を測定し全体の流量を求める構成の計測装置の場合、計測流路のうち、いずれか１つでも正常に流量が計測できないような異常が生じた場合、全体の流量を正しく求めることができなくなってしまうという問題がある。

そこで、複数の計測流路において個々に流量を計測する流量計測手段と、複数の計測流路を流れる流体の総流量を計測する総流量計測手段とを備え、総流量と個々の流路の流量との差から異常が生じている計測流路を特定する流体計測装置が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平１１−２８７６７６号公報 特許第４１７４８７８号明細書

しかしながら、上述のような従来技術は、複数の計測流路において個々に計測した流量の結果のみから異常が生じている計測流路を特定することができないという問題がある。すなわち、特許文献２に開示された流体計測装置では、異常が生じている計測流路を特定するためには、流体の総流量を計測する総流量計測手段をさらに備える必要がある。

ここで、大容量の流体を一つの流路で流通させるためには径（断面積）の大きい流路を準備する必要がある。そして、大容量の流体の流量を一対の超音波センサによって測定する場合、径の大きな流路に一対の超音波センサを配設することとなり、超音波センサ間の距離が大きくなる。このため、発生させる超音波の音圧レベルを大きくするなど、一対の超音波センサ間において超音波の送受信を好適に行なうことができるようにするための工夫が必要となりコストがかかる。

本発明は、複数の流路において個々に計測した個別流量の結果のみから誤った計測結果の個別流量を判定することができる流体計測装置を提案する。

本発明のある形態に係る流体計測装置は、上記した課題を解決するために、流体が流れ込む流入口と該流体が流出する流出口とを備え、該流入口から該流出口を流通する流体の流量を求める流体計測装置であって、前記流入口と前記流出口との間において並列して設けられた複数の計測流路と、前記複数の計測流路に設けられ、該計測流路を流通する流体の流量である個別流量を求める個別流量測定手段と、前記個別流量測定手段それぞれによって求められた個別流量の平均値を求める平均流量演算手段と、前記平均流量演算手段によって求められた前記平均値と、前記個別流量測定手段によって求められた個別流量それぞれとを比較した比較結果において、基準値との差が所定値以上となるか否か判定する比較判定手段と、を備える。

本発明は以上に説明したように構成され、総流量を計測することなく複数の計測流路における異常の有無を判定することができるという効果を奏する。

本実施の形態のガス計測装置における流量計測処理に係る構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るガス計測装置の要部構成を示す模式図である。 本実施の形態に係るガス計測装置において主制御部記憶装置に記憶される流量データテーブルの一例を示す図である。 本実施の形態に係るガス計測装置におけるガス流量計側処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。

本発明の第１の態様によれば、流体が流れ込む流入口と該流体が流出する流出口とを備え、該流入口から該流出口を流通する流体の流量を求める流体計測装置であって、前記流入口と前記流出口との間において並列して設けられた複数の計測流路と、前記複数の計測流路に設けられ、該計測流路を流通する流体の流量である個別流量を求める個別流量測定手段と、前記個別流量測定手段それぞれによって求められた個別流量の平均値を求める平均流量演算手段と、前記平均流量演算手段によって求められた前記平均値と、前記個別流量測定手段によって求められた個別流量それぞれとの関係を表す指標値を取得し、該指標値が所定値以上となるか否か判定する比較判定手段と、を備える。

上記した構成によると、個別流量測定手段と平均流量演算手段とを備えるため、各流路で測定された流量である個別流量の平均値を求めることができる。

ここで、この平均値は、当該流体計測装置を流通する流体の流量に応じて変化するが、並列して設けられている計測流路それぞれを流通する個別流量との比較においては一定の関係を示す。

例えば、並列して設けられている計測流路が全て略同寸法の形状である場合、個別流量の平均値と各流路を流通する流体の個別流量とは略一致するという関係になる。このような関係の場合、指標値として前記平均値と前記個別流量それぞれとの差分値を利用することができる。

つまり、指標値として例えば、前記平均値と前記個別流量との差分値とすると、正常に個別流量が取得された場合、この個別流量についての指標値が０または０に近似した値（０を基準にその近傍の範囲の値）となる。

また、仮に並列して設けられている流路の寸法がそれぞれ異なる形状である場合であっても、各計測流路で測定された個別流量の平均値と各計測流路を流通する個別流量との関係はほぼ一定の関係を示す。このような関係の場合、例えば指標値を、前記平均値と前記個別流量との比の値とすると、正常に個別流量が取得された場合、この個別流量についての指標値が前記比の値と一致するか、その比の値に近似する値となる。

逆に前記平均値と前記各流路を流通する個別流量とから求められる指標値が所定値以上となる場合は、個別流量の計測結果に誤りが生じているといえる。

なお、所定値は、正常な個別流量であるとみなすことができる、指標値のばらつきの範囲であって、例えば各計測流路における設計誤差、各計測流路における流量の計測誤差などを考慮して設定できる値である。また、このように所定値を設定することで誤って計測された流量のみを特定することができる。

したがって、本発明の第１の態様に係る流体計測装置は、上記したように比較判定手段を備え、前記平均値と前記各流路を流通する個別流量との関係を示す指標値が所定値以上となるか否か判定することができるため、誤って計測された流量の有無を判定することができる。

よって、本発明に係る流体計測装置は、計測流路それぞれにおいて個々に計測した個別流量の結果のみから誤った計測結果の個別流量を判定することができるという効果を奏する。

また、本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様の構成において、前記比較判定手段によって前記所定値以上であると判定された個別流量を除く残余の個別流量に基づき、前記流入口から前記流出口を流通する流体の流量を求める総流量演算手段を備えるように構成されていてもよい。

上記した構成によると総流量演算手段を備えるため、所定値以上であると判定された流量を除いて、それ以外の流量から前記流入口から前記流出口を流通する流体の総流量を求めることができる。

また、本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様または第２の態様の構成において、前記比較判定手段は、前記指標値として、前記平均値と前記個別流量それぞれとの差分値を求め、この差分値が所定値以上となるか否か判定するように構成されていてもよい。

ここで、平均値と個別流量との差分値とは、平均値から個別流量を差し引いた値の絶対値として求めることができる。

また、本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様または第２の態様の構成において、前記比較判定手段は、前記指標値として、前記平均値と前記個別流量それぞれとの比の値を求め、この比の値が所定値以上となるか否か判定するように構成されていてもよい。

また、本発明の第５の態様によれば、本発明の第３または第４の態様の構成において、前記所定値は、前記平均流量演算手段によって求められた前記平均値に応じて設定される値であってもよい。

また、本発明の第６の態様によれば、本発明の第１から第５の態様のいずれかの構成において、前記平均流量演算手段は、前記流量測定手段によって計測流路それぞれで求めた前記個別流量のうち、最大値および最小値となる個別流量を除いて、前記平均値を求めるように構成されていてもよい。

上記した構成によると、最大値および最小値となる個別流量それぞれを除いて平均値を求める。ここで、計測流路でそれぞれ求められた個別流量にもし誤りを含む場合、この最大値および最小値となる個別流量それぞれが、誤った計測結果となる個別流量となる。したがって、平均流量演算手段は、誤った個別流量を除いて平均値を求めることができ、平均値をより正確なものとすることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は対応する構成部材には同一の参照符号を付して、その説明については省略する。

（ガス計測装置）
まず、図１および図２を参照して本実施の形態に係るガス計測装置（流体計測装置）１の構成について説明する。図１は、本実施の形態のガス計測装置１における流量計測処理に係る構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係るガス計測装置１の要部構成を示す模式図である。

本実施の形態に係るガス計測装置１は、ガス配管の途中に設置されて、消費されるガス流量（ガス使用量）を求める超音波式ガスメータである。なお、ガス計測装置１は、このような超音波式ガスメータに限定されるものではない。例えば、電子的な検出原理を利用したフローセンサ、あるいはフルイディック方式等の瞬時流量計によってガス流量を求めるように構成されていてもよい。

ガス計測装置１は図２に示すように、流路ユニット２、上流側超音波センサ４ａ〜４ｅ、下流側超音波センサ５ａ〜５ｅ、補助制御部６ａ〜６ｅ、流入口７、流出口８、主制御部９、電池１０、表示部１１、および保安用センサ１２を備えてなる構成である。なお、ここでガスは、流入口７から流出口８に向かって流路ユニット２内を一方向に流れるものとする。

流入口７は、ガス供給側のガス配管からガスがガス計測装置１に流れ込む入り口である。本実施の形態に係るガス計測装置１では、その上面に流入口７が設けられ、ガス供給側のガス配管と流路ユニット２とをつなぐように構成されている。

流出口８は、ガス計測装置１からガス消費側のガス配管にガスが流れ出る出口である。本実施の形態に係るガス計測装置１では、その上面に流出口８が設けられ、ガス消費側のガス配管と流路ユニット２とをつなぐように構成されている。

流路ユニット２は、需要者に供給するガスが流れる断面が矩形を成す筒状の管である。流路ユニット２は、図１に示すように、遮断弁３、入口バッファ２１、複数の計測流路２２ａ〜２２ｅ、および出口バッファ２３を備えてなる構成である。

計測流路２２ａ〜２２ｅは、消費されるガスの流量（ガス計測装置１を流通するガスの流量）を計測するための流路である。本実施形態では、計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれの径（断面積）は同じとなるように構成されている。なお、計測流路２２ａ〜２２ｅをそれぞれ区別して説明する必要が無い場合は、単に計測流路２２と称するものとする。

流路ユニット２は、これら複数の計測流路２２ａ〜２２ｅよりも上流側において入口バッファ２１を備え、下流側において出口バッファ２３をそれぞれ備えている。入口バッファ２１、複数の計測流路２２ａ〜２２ｅ、および出口バッファ２３はそれぞれ連通しており、本実施の形態に係るガス計測装置１では入口バッファ２１と出口バッファ２３との間を流通するガスの流量を計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれで計測するように構成されている。すなわち、本実施の形態に係るガス計測装置１では、入口バッファ２１と出口バッファ２３との間に並列に配置された全ての流路（計測流路２２ａ〜２２ｅ）でそれぞれ流通するガスの流量（個別流量）を計測する構成となっている。

また本実施の形態に係るガス計測装置１は、流路ユニット２の上流（入口バッファ２１よりも上流側）に遮断弁３を備えている。遮断弁３は、例えば、ガス計測装置１からガス消費側に配置されるガス機器（不図示）までの間でガス漏れなどの異常が検出された場合、あるいは、外部からの流路ユニット２の遮断要求等に応じて、流路ユニット２の流路を塞ぎ、ガスの流れを遮断するものである。遮断弁３は、主制御部９からの制御指示に基づき、流入口７と入口バッファ２１との間の流路を塞いだり、開放したりすることができる。この遮断弁３は、流路ユニット２の流路を塞ぐための弁体（不図示）と、該弁体の動力源であるステッピングモータ（不図示）とを備えた構成であり、より具体的には、以下のようにして流路ユニット２の流路を塞いだり、開放したりする。

すなわち、主制御部９からの制御指示に応じて、遮断弁３におけるステッピングモータが有するステータのコイル（不図示）に位相差を持ったパルス状電流が印加される。そして、この電流の印加によりステッピングモータのロータ（不図示）が正回転する。このロータの正回転により弁体が弁座（不図示）側に前進し、流路を塞ぐ。これにより、ガス計測装置１においてガスの流れを遮断することができる。逆に、流路を開放させる場合は、遮断弁３においてステッピングモータを逆回転させ、これにより弁座から弁体が離れるように構成されている。

上流側超音波センサ４ａ〜４ｅおよび下流側超音波センサ５ａ〜５ｅは、相互に超音波を送受信するものである。上流側超音波センサ４ａ〜４ｅならびに下流側超音波センサ５ａ〜５ｅは計測流路２２a〜２２ｅそれぞれに設けられている。なお、上流側超音波センサ４ａ〜４ｅそれぞれを特に区別して説明する必要がない場合は、単に上流側超音波センサ４と称する。同様に、下流側超音波センサ５ａ〜５ｅを特に区別して説明する必要がない場合は、単に下流側超音波センサ５と称するものとする。

また、これら上流側超音波センサ４と下流側超音波センサ５との組は、それぞれ各計測流路２２に対応づけて設けられている補助制御部６ａ〜６ｅからの制御指示に応じて駆動するように構成されている。補助制御部６ａ〜６ｅについても、特に区別して説明する必要がない場合は、単に補助制御部６と称するものとする。

すなわち、上流側超音波センサ４は、計測流路２２における上流側の側壁に、下流側超音波センサ５は計測流路２２における下流側の側壁に、両者が対向するように設けられている。そして、主制御部９から補助制御部６を介して、上流側超音波センサ４に駆動信号（制御信号）が入力されると、上流側超音波センサ４は超音波を下流側超音波センサ５に向かって出力する。上流側超音波センサ４から出力した超音波は、計測流路２２内を下流側に向かって斜め下方向に進み、下流側超音波センサ５に向かって伝搬する。逆に、主制御部９から補助制御部６を介して、下流側超音波センサ５に駆動信号が入力されると、この下流側超音波センサ５は超音波を上流側超音波センサ４に向かって出力する。下流側超音波センサ５から出力した超音波は、計測流路２２内を上流側に向かって斜め上方向に進み、上流側超音波センサ４に向かって伝搬する。そして、それぞれの超音波の到達時間を、補助制御部６が計測し、到達時間の差から流路ユニット２を流れるガスの流速を求める。そして、補助制御部６は求めた流速に流路ユニット２の断面積等をかけあわせて流量を求める。補助制御部６は、ガス流量を求めると、この求めたガス流量を主制御部９に通知する。

主制御部９は、ガス計測装置１の各部における各種動作の制御を行うものであり、「各部の制御処理」として例えば以下のように動作する。すなわち、ガス計測装置１は、自装置よりも下流側においてガス漏れなどの異常の発生の有無を検知する保安用センサ１２を備えている。そして、主制御部９は、保安用センサ１２による検知結果からガス漏れなどの異常の発生の有無を判定したり、外部から流路の遮断指示を受信したか否か判定したりする。そして、ガス漏れなどの異常が発生していると判定した場合、あるいは遮断指示を受信したと判定した場合、主制御部９は遮断弁３に電流を印加して上述したように流路ユニット２の流路を塞ぐように制御する。また、主制御部９は、表示部１１において消費したガスの流量など様々な情報を表示するように制御することもできる。表示部１１は、例えば、ＣＲＴまたは液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイなどによって実現できる。

また、主制御部９は、「ガス流量計測処理」として、各補助制御部６から通知を受けたガス流量に基づき、誤った測定結果となる計測流路２２の有無を判定し、誤った測定結果となる計測流路２２がある場合、この計測流路２２の測定結果を除いて、全体の総流量を求めることもできる。本実施の形態に係るガス計測装置１における「ガス流量計測処理」についての詳細は後述する。

なお、上記した補助制御部６は、例えば、超音波計測用のＬＳＩ（Large Scale Integration）によって実現できる。この超音波計測用ＬＳＩは、超音波測定を可能とするアナログ回路と、超音波の伝搬時間を計測する動作をシーケンシャルで行うデジタル回路とから構成される。一方、主制御部９は、例えば、ＣＰＵによって実現できる。

（ガス流量計測処理に係る構成）
ここで、本実施の形態に係るガス計測装置１における「ガス流量計測処理」に係る構成について図１を参照してより具体的に説明する。

図１に示すように補助制御部６ａ〜６ｅそれぞれは、「ガス流量計測処理」に係る構成として、流量測定部（個別流量測定手段）６１ａ〜６１ｅを備える。なお、流量測定部６１ａ〜６１ｅそれぞれを特に区別して説明する必要が無い場合は、単に流量測定部６１と称するものとする。

流量測定部６１は、上流側超音波センサ４および下流側超音波センサ５により得られた上述の超音波の到達時間の差から計測流路２２を流れるガスの流速を求め、この求めた流速と計測流路２２の断面積等に基づき計測流路２２を流れたガスの単位時間あたりの流量を求める。上流側超音波センサ４と下流側超音波センサ５とこの流量測定部６１とによって、本発明の個別流量測定手段を実現する。

ところで、本実施形態では２秒ごとに上流側超音波センサ４と下流側超音波センサ５との間で相互に超音波を複数回送受信するように構成されている。このため、本実施の形態に係るガス計測装置１では、２秒ごとにガスの流量変化を確認する構成となる。

主制御部９は、「ガス流量計測処理」に係る構成として、流量取得部９１、平均流量演算部（平均流量演算手段）９２、流量比較部（比較判定手段）９３、総流量演算部（総流量演算手段）９４、および主制御部記憶装置９５を備えてなる構成である。

流量取得部９１は、各計測流路２２で計測されたガス流量を受け付けると、主制御部記憶装置９５に流量データテーブル７１として記憶するものである。流量データテーブル７１は、例えば、図３に示すように各計測流路２２においてそれぞれ計測された流量が対応付けられている。図３は本実施の形態に係るガス計測装置１において主制御部記憶装置９５に記憶される流量データテーブル７１の一例を示す図である。

すなわち、計測流路２２ａを流通したガスの流量を求めたとき例えばＱａであったとする。この場合、図３に示すように計測流路２２ａと、このＱａとが対応関係が取れるように流量データテーブル７１に格納される。同様に、計測流路２２ｂ〜２２ｅについても、これらの計測流路２２ｂ〜２２ｅで計測されたガスの流量Ｑｂ〜Ｑｅが対応づけられ記憶される。

なお、主制御部記憶装置９５は読み書き可能なＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭなどの半導体記憶装置によって実現できる。

平均流量演算部９２は、主制御部記憶装置９５に記憶された流量データテーブル７１を参照して、各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された流量Ｑａ〜Ｑｅの平均値を求めるものである。計測流路２２ａ〜２２ｅは並列して配置され、これらの径（断面積）は同様であるため、基本的には、各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された流量Ｑａ〜Ｑｅは略同様な値となる。ただし、計測流路２２に設けられた上流側超音波センサ４、下流側超音波センサ５、および補助制御部６のいずれかの動作に異常が生じ、正確に流量が計測できず誤計測される場合がある。

そこで、平均流量演算部９２は、上述した誤計測された流量など、計測された流量Ｑａ〜Ｑｅの中で大きく外れた値となる流量を除くために、流量Ｑａ〜Ｑｅの中で最大値と最小値とを除く流量値を足し合わせて平均値を求める。そして、平均流量演算部９２は、求めた平均値を流量比較部９３に渡す。

流量比較部９３は、平均流量演算部９２によって求められた流量の平均値と、流量測定部６１で求められた計測流路２２を流通する流量との関係を示す指標値を求め、この指標値が所定値以上であるか否か判定するものである。より具体的には、流量比較部９３は、平均流量演算部９２によって求められた平均値と主制御部記憶装置９５に流量データテーブル７１として記憶されている各流量データとに基づき、指標値として両者の差分値をそれぞれ求める。そして、流量比較部９３は、求めた差分値（指標値）それぞれが所定値以上であるか否か判定する。この判定した結果、指標値が所定値以上となる流量があった場合、この流量は誤計測された流量であると判定する。逆に所定値よりも小さい場合、この流量は誤計測されたものではないと判定する。

本実施形態では、基本的には、計測流路２２ａ〜２２ｅすべて同じ寸法であるため、正しく計測流路２２を流通する流量が計測されている場合は、この流量と平均値とから求められる指標値は、０または０から所定値までの範囲に含まれる値となる。なお、この所定値は、各計測流路２２ａ〜２２ｅの製作誤差や、上流側超音波センサ４、下流側超音波センサ５、および補助制御部６による流量の計測誤差等に起因して生じる計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれで実際に流通する流量のばらつきを考慮して設定されることが好ましい。

総流量演算部９４は、流量比較部９３による比較結果に基づき、ガス計測装置１を流通するガスの総流量を求めるものである。本実施の形態に係るガス計測装置１では、入口バッファ２１と出口バッファ２３との間に並列に配置された全ての流路でそれぞれ流通するガスの流量を計測する構成であった。

そこで、総流量演算部９４は、流量比較部９３による比較結果において誤計測された流量が無いと判定されている場合、各計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれを流通するガス流量を足し合わせて総流量を求める。

一方、総流量演算部９４は、流量比較部９３による比較結果において誤計測された流量があると判断されている場合、誤計測された流量と判断された計測流路２２の計測結果を使わない。総流量演算部９４は、誤って計測されたと判断した計測結果の代わりに、計測流路２２ａ〜２２ｅの流路の断面積が同じであるため、すでに平均流量演算部９２によって求めた平均値を利用する。

（ガス流量計測処理の処理フロー）
次に、上記した構成を有するガス計測装置１における「ガス流量計側処理」の処理フローの一例について図４を参照して説明する。図４は、本実施の形態に係るガス計測装置１におけるガス流量計側処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。

まず、ガス計測装置１と繋がっているガス機器等によってガスの利用が開始される。なお、このとき遮断弁３は流路ユニット２の流路を開状態としているものとする。

ガスの利用が開始されると、流入口７から入ってきたガスは、入口バッファ２１を通じて計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれに分かれて出口バッファ２３に向かって流れる。各補助制御部６ａ〜６ｅでは、流量測定部６１ａ〜６１ｅが、上流側超音波センサ４ａ〜４ｅと下流側超音波センサ５ａ〜５ｅとによって測定した超音波の到達時間の差から、計測流路２２ａ〜２２ｅを流れるガスの流速を求める。そして求めた各流速から、各計測流路２２ａ〜２２eにおける各ガスの流量を算出する（ステップＳ１１）。そして、各補助制御部６ａ〜６ｅそれぞれは、計測流路２２ａ〜２２ｅを流通するガスの流量を求めると、求めた流量の値を主制御部９に通知する。

主制御部９では、各計測流路２２ａ〜２２ｅを流通するガスの流量の通知を流量取得部９１が受けつけ、流量データテーブル７１として主制御部記憶装置９５に記憶させる。このように、主制御部記憶装置９５に流量データテーブル７１が記憶されると、平均流量演算部９２が、この流量データテーブル７１を参照して各計測流路２２ａ〜２２ｅを流通したガスの流量の平均値を求める（ステップＳ１２）。なお、平均流量演算部９２は、計測されたガスの流量の平均値を求める際、流量データテーブル７１に記録されている各流量の中から最大値と最小値となる値をそれぞれ除いて平均値を求める。

このように、主制御部９において平均流量演算部９２によって計測された流量の平均値を求めると、流量比較部９３は、この平均値と、各計測流路２２ａ〜２２ｅを流通した流量とから指標値を取得し、この指標値が所定値以上か否かによって誤計測された流量の有無を判定する（ステップＳ１３）。すなわち、流量比較部９３は、平均流量演算部９２によって求められた流量の平均値と、主制御部記憶装置９５に記憶されている流量データテーブル７１を参照して各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測されたガスの流量Ｑａ〜Ｑｅとの差分値（指標値）を求め、この差分値（指標値）が所定値以上であるか否か比較する。そして、この比較した結果、指標値が所定値以上となる流量があった場合、流量比較部９３は、この流量は誤計測された流量であると判定する（ステップＳ１３において「ＹＥＳ」）。逆に、比較した結果、指標値それぞれが所定値よりも小さくなる場合、流量比較部９３は誤計測された流量は無いと判定する（ステップＳＳ１３において「ＮＯ」）。

ステップＳ１３において「ＹＥＳ」の場合、総流量演算部９４は、誤計測された流量の値を除いてガス計測装置１を流通するガスの総流量を求める（ステップＳ１４）。すなわち、総流量演算部９４は、各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された流量を足し合わせていくが、誤計測されたと判断された計測流路２２の計測結果（流量）については、その計測結果を用いず、代わりにすでに求めたガス流量の平均値を利用する。

一方、ステップＳ１３において「ＮＯ」の場合、総流量演算部９４は、各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された流量を足し合わせて総流量を求める（Ｓ１５）。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係るガス計測装置１は、主制御部９が流量比較部９３を備えるため、各計測流路２２ａ〜２２ｅにおけるガス流量の計測結果に誤計測が含まれているか否か判定することができる。また、主制御部９が総流量演算部９４を備えるため、誤計測された流量を含む場合であっても、その計測結果を除外して、当該ガス計測装置１を流通するガスの総流量を求めることができる。

（流量比較部による比較方法の変形例）
（比較方法の変形例１）
上記したように本実施の形態に係るガス計測装置１の流量比較部９３では、各計測流路２２ａ〜２２ｅにおいて計測された流量の最大値と最小値とを除く平均値と、各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された各流量との間の差分値を指標値としてそれぞれ求め、これら指標値が所定値以上であるか否かによって、流量の計測結果に誤りがあるか否かを判定する構成であった。ここで所定値は、固定値であってもよいし、ガス計測装置１を流通するガスの流量、例えば、計測流路２２それぞれで計測された流量の平均値に応じて変動する値であってもよい。

（比較方法の変形例２）
また、本実施形態の計測流路２２ａ〜２２ｅは、同じ径（断面積）となる流路であるがこれに限定されるものではない。例えば、径（断面積）がそれぞれ異なる計測流路２２ａ〜２２ｅであってもよい。このように計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれの径（断面積）がそれぞれ異なる場合、流量比較部９３は以下のように各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された流量から指標値を求め、計測された流量に誤りがあるか否か判定するように構成してもよい。

すなわち、本実施の形態に係るガス計測装置１では、計測流路２２に所定流量のガスを流したときの、該計測流路２２、１本あたりに流れるガス流量の平均値と、各計測流路２２に流れる各ガス流量との関係を示す比の値に適切なマージンを持たせた値を所定値（不図示）として予め記憶させておく。

例えば、計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれに流れるガス流量の平均値が１００Ｌであり、計測流路２２ａに実際に流れるガス流量が１０Ｌの場合、両者の関係（１０：１）を示す比の値にマージンを持たせた値を所定値として記憶しておく。このときのマージンは、各計測流路２２ａ〜２２ｅの製作誤差や、上流側超音波センサ４、下流側超音波センサ５、および補助制御部６による流量の計測誤差等を考慮して設定されることが好ましい。

そして、実際の流量計測に際して、流量比較部９３は、各計測流路２２ａ〜２２ｅで計測された流量の平均値と、各計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれで計測された流量との関係を示す比の値を指標値として取得する。そして、流量比較部９３は、この取得した指標値が所定値以上となるか否か確認する。

そして、流量比較部９３は、指標値が所定値以上となる場合、その計測流路２２で計測された流量は誤りであると判定する。

（総流量演算部による総流量算出方法の変形例）
（総流量算出方法の変形例１）
また、上記したように、本実施の形態に係るガス計測装置１の主制御部９が備える総流量演算部９４では、各計測流路２２ａ〜２２ｅそれぞれで計測された流量を足し合わせてガス計測装置１を流通するガスの総流量を求める構成であった。また、各計測流路２２ａ〜２２ｅにおいて計測された流量において誤計測された流量を含む場合、誤計測された流量の代わりに、その誤計測された流量を除く他の流量の平均値を用いて総流量を求める構成であった。

しかしながら総流量の求め方は上記した方法に限定されるものではない。

例えば、本実施形態の計測流路２２ａ〜２２ｅは、同じ径（断面積）となる流路である。そこで、総流量演算部９４は、誤計測された流量を除く他の流量それぞれについて平均値を算出する。そして、総流量演算部９４は算出した平均値に計測流路２２の本数をかけて総流量を求めてもよい。例えば、本実施形態では図１に示すように計測流路２２の数は５本であるため、上述したように算出した平均値に５を掛けて総流量を求める。

（総流量算出方法の変形例２）
また、本実施の形態に係るガス計測装置１は、上述したように２秒おきに、各計測流路２２で流通するガスの流量が計測される構成である。そこで、この計測結果の履歴を流量データテーブル７１として主制御部記憶装置９５に記憶させておく。そして、総流量演算部９４は、計測結果が誤りであると判断された計測流路２２がある場合、その計測流路２２において２秒前に計測された流量（誤計測されたものではないと判定されている流量）を、誤計測された流量の代わりに用いて総流量を求める構成であってもよい。

すなわち、ガス計測装置１を流通するガスの総流量を求める場合、総流量演算部９４は、誤計測されていないと判定されたガスの流量はそのまま足し合わせるとともに、誤計測されたと判定された流量については、その流量の代わりに２秒前に計測されたガスの流量を足し合わせ総流量を求める。

（総流量算出方法の変形例３）
また、本実施形態の計測流路２２ａ〜２２ｅは、同じ径（断面積）となる流路であったが、これに限定されるものではなく径（断面積）がそれぞれ異なる構成であってもよい。このように、径（断面積）がそれぞれ異なる計測流路２２ａ〜２２ｅとなる場合、総流量演算部９４は以下のようにしてガス計測装置１を流通するガスの総流量を求める構成とすることができる。

すなわち、ガス計測装置１において事前に所定の総流量となるガスを流し、このときの所定の総流量と、各計測流路２２を流通するガス流量との関係を示す係数データを予め求め、主制御部記憶装置９５において各計測流路２と対応付けて記憶させておく。この係数データは例えば、所定の総流量をＱ（total）とし、各計測流路２２を流通する流量をそれぞれＱ（ａ）、Ｑ（ｂ）、Ｑ（ｃ）・・・としたとき、Ｑ（total）／Ｑ（ａ）、Ｑ（total）／Ｑ（ｂ）、Ｑ（total）／Ｑ（ｃ）・・・として求めることができる。

そして、各計測流路２２において実際にガス流量を求め、上述したように流量比較部９３が誤計測されたガス流量の有無を判定する。そして、誤計測されたガス流量であると判定された計測流路２２以外の他の計測流路２２で計測された流量と係数データとから、総流量演算部９４が、他の計測流路２２それぞれについて総流量を算出する。そして、総流量演算部９４は、他の計測流路２２それぞれで算出した総流量の平均値を求め、得られた値をガスの総流量と決定する。

このように構成される場合、各計測流路２２におけるガス流量の計測結果から、ガスの総流量をそれぞれ求めることができる。

（流路構成の変形例）
また、本実施の形態に係るガス計測装置１は、入口バッファ２１と出口バッファ２３との間に並列して形成された流路は、すべて、流通するガスの流量が計測できる計測流路２２であった。しかしながら、このような構成に限定されるものではなく、並列して形成される複数流路のうち少なくとも２以上の流路が上流側超音波センサ４、下流側超音波センサ５、および補助制御部６が備えられた計測流路２２となる構成であってもよい。

このように構成される場合、主制御部９では、流量取得部９１が補助制御部６を備えた流路（計測流路２２）からのみ、各計測流路２２を流通したガス流量を取得し、流量データテーブル７１を作成することとなる。

このため、平均流量演算部９２で求められる平均値は、補助制御部６が備えられている流路（計測流路２２）で計測された流量の平均値となり、流量比較部９３で判定される誤計測の有無については補助制御部６が備えられている流路（計測流路２２）についてということになる。

このような構成の場合、仮に計測流路２２それぞれを流通するガス流量が求められたとしても、それらを足し合わせてもガス計測装置１を流通する総流量とはならない。

このため、総流量演算部９４は、上述した「総流量算出方法の変形例３」と同様にして、流量比較部９３によって誤計測であると判定されたガス流量を除く、他の計測流路２２それぞれで測定されたガス流量から総流量をそれぞれ求める。そして、総流量演算部９４は、求めた総流量の平均値を求め、得られた平均値を、ガス計測装置１を流通したガスの総流量と決定するように構成する。

なお、上記した実施形態ではガス使用量を計測するガス計測装置１を例に挙げて説明したが、計測対象はガスに限定されるものではなく、流体であればよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の流体計測装置は、大容量のガスの流量を測定するために複数の流路を備え、この複数の流路それぞれを流通する流体の流量から流体の総流量を測定する流体計測装置に特に有用である。

１ ガス計測装置
２ 流路ユニット
３ 遮断弁
４ａ〜４ｅ 上流側超音波センサ
５ａ〜５ｅ 下流側超音波センサ
６ａ〜６ｅ 補助制御部
７ 流入口
８ 流出口
９ 主制御部
１０ 電池
１１ 表示部
１２ 保安用センサ
２１ 入口バッファ
２２ａ〜２２ｅ 計測流路
２３ 出口バッファ
６１ａ〜６１ｅ 流量測定部
７１ 流量データテーブル
９１ 流量取得部
９２ 平均流量演算部
９３ 流量比較部
９４ 総流量演算部
９５ 主制御部記憶装置

Claims (6)

1. 流体が流れ込む流入口と該流体が流出する流出口とを備え、該流入口から該流出口を流通する流体の流量を求める流体計測装置であって、
   前記流入口と前記流出口との間において並列して設けられた複数の計測流路と、
   前記複数の計測流路に設けられ、該計測流路を流通する流体の流量である個別流量を求める個別流量測定手段と、
   前記個別流量測定手段それぞれによって求められた個別流量の平均値を求める平均流量演算手段と、
   前記平均流量演算手段によって求められた前記平均値と、前記個別流量測定手段によって求められた個別流量それぞれとの関係を表す指標値を取得し、該指標値が所定値以上となるか否か判定する比較判定手段と、を備える流体計測装置。
2. 前記比較判定手段によって前記所定値以上であると判定された個別流量を除く残余の個別流量に基づき、前記流入口から前記流出口を流通する流体の流量を求める総流量演算手段を備える請求項１に記載の流体計測装置。
3. 前記比較判定手段は、前記指標値として、前記平均値と前記個別流量それぞれとの差分値を求め、この差分値が所定値以上となるか否か判定する請求項１または２に記載の流体計測装置。
4. 前記比較判定手段は、前記指標値として、前記平均値と前記個別流量それぞれとの比の値を求め、この比の値が所定値以上となるか否か判定する請求項１または２に記載の流体計測装置。
5. 前記所定値は、前記平均流量演算手段によって求められた前記平均値に応じて設定される値である請求項３または４に記載の流体計測装置。
6. 前記平均流量演算手段は、前記流量測定手段によって計測流路それぞれで求めた前記個別流量のうち、最大値および最小値となる個別流量それぞれを除いて、前記平均値を求める請求項１から５のいずれか１項に記載の流体計測装置。
   

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